固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜漸漸成為智能配電網(wǎng)新主力

電網(wǎng)在人類經(jīng)濟生產(chǎn)生活中的地位和作用越來越重要，電網(wǎng)正成為全球創(chuàng)新活動最活躍的領(lǐng)域之一，堅強環(huán)保的智能電網(wǎng)將為人類的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的保障，建設(shè)堅強環(huán)保的智能電網(wǎng)也就成為人類今天面臨的最重要創(chuàng)新任務之一。配電網(wǎng)在電網(wǎng)中處于重要的地位，進行強有力的技術(shù)創(chuàng)新，加快建設(shè)堅強環(huán)保的智能配電網(wǎng)的步伐成為配電技術(shù)供應商和配電網(wǎng)建設(shè)企業(yè)的重要任務。誕生于20世紀70年代的環(huán)網(wǎng)柜為配電系統(tǒng)的建設(shè)提供了新的力量，配電技術(shù)供應商和應用單位在數(shù)十年來對環(huán)網(wǎng)柜進行了持續(xù)的創(chuàng)新和應用推廣，經(jīng)過了數(shù)次具有重大意義的創(chuàng)新升級，在配電網(wǎng)絡系統(tǒng)中起到了日益突出的作用。

隨著科學技術(shù)的不斷進步，人類對配電產(chǎn)品的要求越來越高，環(huán)保、節(jié)能、智能、免維護、高可靠性和低成本等成為環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展方向，在這種背景下，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜應運而生。進入21世紀后，數(shù)家具有發(fā)明創(chuàng)造能力的中國民族企業(yè)在中國首創(chuàng)了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜這種全新的產(chǎn)品，為在新時期建設(shè)堅強環(huán)保的智能配電網(wǎng)提供了全新的技術(shù)支撐和產(chǎn)品保障。經(jīng)過5年左右的積極推廣和應用，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在我國正進入大規(guī)模推廣應用的階段，成為建設(shè)堅強環(huán)保的智能配電網(wǎng)的新主力。

環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展歷程

環(huán)網(wǎng)柜（環(huán)網(wǎng)供電單元，RMU）最早出現(xiàn)于1978年，當時德國Driescher公司在漢諾威工業(yè)博覽會上展出了世界上第一臺SF6環(huán)網(wǎng)柜，此后眾多公司開發(fā)出自己獨具特色的環(huán)網(wǎng)柜。

新生的環(huán)網(wǎng)柜用于分合負荷電流、開斷短路電流及變壓器空載電流，一定距離架空線路、電纜線路的充電電流，它起控制和保護作用，是環(huán)網(wǎng)供電和終端供電的重要開關(guān)設(shè)備。環(huán)網(wǎng)柜核心部件是負荷開關(guān)和熔斷器，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、可提高供電參數(shù)和性能以及供電安全等優(yōu)點。環(huán)網(wǎng)柜大量使用在城市電網(wǎng)的終端，配電方式靈活擴展性好，快速進入大規(guī)模應用，因而近年來獲得了很大的發(fā)展。

隨著環(huán)網(wǎng)柜的快速推廣應用，用戶對環(huán)網(wǎng)柜提出了新的要求，而隨著相關(guān)技術(shù)的進步，環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計、生產(chǎn)和制造技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進步，采用的絕緣介質(zhì)日益豐富，所覆蓋的電壓等級進一步拓寬。

環(huán)網(wǎng)柜的絕緣介質(zhì)經(jīng)歷了空氣絕緣、空氣和SF6氣體混合絕緣、SF6氣體全絕緣，最后到固體絕緣的過程。

空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜。這種環(huán)網(wǎng)柜以空氣為主絕緣，主開關(guān)采用產(chǎn)氣式、壓氣式或真空負荷開關(guān)，負荷開關(guān)有側(cè)裝和正裝，操作機構(gòu)正面安裝?？諝饨^緣環(huán)網(wǎng)柜體積較大，主開關(guān)如選用真空負荷開關(guān)，設(shè)計時負荷開關(guān)前須再加上一個隔離開關(guān)。

空氣和SF6氣體混合絕緣環(huán)網(wǎng)柜。該產(chǎn)品主開關(guān)一般選用SF6負荷開關(guān)，設(shè)計時將其置于全密封的環(huán)氧樹脂或不銹鋼殼體中，內(nèi)充低壓力的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。其他的一次高壓帶電部件如一次母排、一次連接電纜、電壓/電流互感器和避雷器等安裝在空氣中?？諝夂蚐F6氣體混合絕緣環(huán)網(wǎng)柜具有優(yōu)異的電氣性能，開關(guān)柜體積要比同類型的空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜小很多，可實現(xiàn)三工位。開關(guān)柜功能齊全、組合方便且易于實現(xiàn)配網(wǎng)自動化。

SF6氣體全絕緣環(huán)網(wǎng)柜。該產(chǎn)品將高壓帶電導體（三工位開關(guān)和連接母線等）全部密封在充低壓力SF6氣體的不銹鋼殼體中，以SF6氣體作為絕緣與滅弧介質(zhì)。不銹鋼外殼強度好、防腐能力強、散熱性能好并且可靠接地，能保證人身安全。為方便維護與更換，操作機構(gòu)與高壓限流熔斷器安裝在空氣中。該環(huán)網(wǎng)柜還采用預制式硅橡膠絕緣的電纜終端實現(xiàn)電纜的插接，減小了體積，提高了安裝的方便性和維護的安全性。

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜。大約在2007年前后，國內(nèi)企業(yè)率先推出了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜。該環(huán)網(wǎng)柜取消了壓力容器的應用，開關(guān)本體的內(nèi)絕緣與滅弧采用真空介質(zhì)，外絕緣采用絕緣筒固化開關(guān)部件，由封閉母線連接各個回路。絕緣筒采用固封極柱技術(shù)，將真空滅弧室、主導電回路和絕緣支撐等有機結(jié)合為一體，實現(xiàn)全絕緣、全密封和免維護結(jié)構(gòu)。絕緣筒采用環(huán)氧樹脂材料制成，母線采用硅橡膠材料進行封裝。這種結(jié)構(gòu)由于隔絕了空氣、水氣、灰塵及冷熱氣源，有效地減緩了電源體的腐蝕。

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜由北京雙杰電氣股份有限公司在國內(nèi)率先提出，歷時2年7個月時間研制成功，填補了國內(nèi)空白，獲得了國際發(fā)明專利和四項國內(nèi)發(fā)明專利，國內(nèi)其他的企業(yè)也陸續(xù)推出了這種產(chǎn)品。

建設(shè)堅強環(huán)保智能配電網(wǎng)的理想產(chǎn)品

現(xiàn)代配電網(wǎng)的新特點是安全、環(huán)保和智能，而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜采用極柱固封技術(shù)，取消SF6壓力氣體的應用，在安全、智能、靈活、環(huán)保、抗惡劣環(huán)境等方面較傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜都具有顯著提升，非常適合當前中國正在大力推進的堅強智能電網(wǎng)建設(shè)。

設(shè)備的安全是智能配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和對社會可靠供電的重要基礎(chǔ)。目前最常用的充氣環(huán)網(wǎng)柜是SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜，以六氟化硫為絕緣介質(zhì)，在實際運行過程中，經(jīng)常會遇到漏氣問題，對開關(guān)的運行造成極大的隱患和危險。相對高壓GIS設(shè)備集中便于管理，充氣環(huán)網(wǎng)柜因其分布廣，實際運行中難以進行全方位的監(jiān)督管理，也給運行帶來隱患。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在結(jié)構(gòu)原理上完全取消了SF6氣體及相應氣箱部件，采用絕緣套筒固化開關(guān)部件，由封閉母線連接各個回路，整體實現(xiàn)全封閉全絕緣。從制造上來講，相與相是分隔；從電氣學來講，相間不會短路。它沒有壓力氣箱、泄壓閥、防滑部件等，真正實現(xiàn)了免維護。

堅強是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和保障。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相比SF6環(huán)網(wǎng)柜具有突出的抗惡劣環(huán)境能力，在嚴寒、高原、潮濕、強風沙等惡劣環(huán)境下，適應性優(yōu)勢明顯。遇到零下40多度的天氣時，SF6環(huán)網(wǎng)柜的SF6會液化，氣箱內(nèi)的氣壓也隨之變低，導致絕緣和滅弧性能下降。處于海拔高的位置時，SF6環(huán)網(wǎng)柜因大氣壓力的減小箱體自動膨脹，產(chǎn)生漏氣，造成短路。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜完全沒有這方面的顧慮。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜把整個機構(gòu)全封裝，外面沒有傳動部件，在強風沙環(huán)境中可放心使用。在沿?；蛘吒叱睗竦貐^(qū)環(huán)網(wǎng)柜最怕彈簧、齒輪等生銹導致設(shè)備的無法使用，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜通過鹽霧試驗箱，模仿高鹽高潮濕情況下的生銹測試，最后證明二十年、三十年內(nèi)不會出現(xiàn)生銹狀況。

作為轉(zhuǎn)變電網(wǎng)發(fā)展方式的一次重大創(chuàng)新，智能電網(wǎng)對環(huán)保也提出了嚴格的要求。目前現(xiàn)在所運行中壓全密封環(huán)網(wǎng)柜90%以上都依靠SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，這種氣體在充氣、運行、回收中不可避免地會存在泄漏和排放，成為大氣環(huán)境中的一大污染源。世界各國紛紛立法，減少甚至禁止在電力設(shè)備中的SF6的使用。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜從原理制造上完全與六氟化硫氣體無關(guān)，為配電網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域的減排環(huán)保提供了基礎(chǔ)保證，十分符合智能電網(wǎng)建設(shè)要求的。

配網(wǎng)自動化的改造，自動化控制必須要實現(xiàn)電動控制。充氣環(huán)網(wǎng)柜手動與電動結(jié)構(gòu)完全不一樣，將手動模式改為電動模式，極為困難。目前諸多的充氣SF6環(huán)網(wǎng)柜無法適應配網(wǎng)自動化改造的需要。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜極具智能性，現(xiàn)場可以根據(jù)用戶需求引接PT電源。電纜接頭可實現(xiàn)在線監(jiān)測，給用戶現(xiàn)場的溫度值，同時數(shù)據(jù)到達控制終端，運行維護加強，為用戶解決很多實用問題。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜負荷開關(guān)瞬時分斷，為多級配網(wǎng)自動化提供保障。

經(jīng)過5年的設(shè)計、制造能力的提升和小規(guī)模的應用，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜得到了各方的重視，并獲得了可貴的一線工程應用經(jīng)驗。2010年，西藏各供電局在老城區(qū)電網(wǎng)改造中購置了30臺北京雙杰電氣股份有限公司生產(chǎn)的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，使用兩年多沒有出現(xiàn)過一起安全事故，創(chuàng)造了環(huán)網(wǎng)柜在高寒地區(qū)穩(wěn)定運行的奇跡。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜完全適應高原地區(qū)氣候環(huán)境使用，相比傳統(tǒng)的SF6環(huán)網(wǎng)柜，其抗高寒等惡劣環(huán)境能力優(yōu)勢明顯。

近期，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜列入國家電網(wǎng)公司1285號文件及國家電網(wǎng)公司“十二五”規(guī)劃，并成為國家電網(wǎng)公司的企業(yè)標準，規(guī)定在新增的環(huán)網(wǎng)柜投資中固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜要達到一定的比重。另一方面，以北京雙杰電氣股份有限公司為代表的國內(nèi)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜生產(chǎn)制造企業(yè)已具備了較強的研發(fā)和制造能力，走在世界的前列。

中國配電市場的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜正進入大規(guī)模推廣應用的時期，將在智能配電網(wǎng)的建設(shè)中扮演突出的角色，成為堅強環(huán)保智能電網(wǎng)建設(shè)的新興主力軍。